Dengiz suvi va xlorid{0}}tarkibida texnologik oqimlar zanglamaydigan po‘latdan yasalgan issiqlik almashtirgichlarda chuqurchalar va yoriqlar korroziyasiga olib kelishi bilan mashhur. Titan xlorid hujumiga o'rtacha haroratgacha to'liq qarshilik ko'rsatishi tufayli ushbu xizmatlar uchun standart metall materialga aylandi. Dengiz va qirg'oq ilovalarida, shuningdek, xloridlarni o'z ichiga olgan kimyoviy jarayonlardatitanium issiqlik almashinuvchisi dengiz suvi xlorid xizmatikombinatsiya tengsiz ishonchlilik va uzoq xizmat muddatini ta'minlaydi.
Korroziya muammosi: xloridlar va zanglamaydigan po'lat
Ostenitik zanglamaydigan po'latlar (304, 316) korroziyaga chidamliligi uchun passiv xrom oksidi plyonkasiga tayanadi. Biroq, xlorid ionlari bu plyonkani mahalliy ravishda buzishi mumkin, bu esa tezda kirib boradigan-kichik, chuqur bo'shliqlarni korroziyaga olib keladi. Yoriqlarda (qistirmalar, cho'kindilar yoki truba-to'g'ridan-to'g'ri quvurlar{6}}bo'g'imlari ostida) xlorid konsentratsiyasi va kislorodning kamayishi yoriqlar korroziyasini tezlashtiradi. Hatto super dupleks zanglamaydigan po'latlar yoki nikel qotishmalari (Hastelloy, Inconel) kabi yuqori samarali qotishmalar ham ma'lum sharoitlarda, ayniqsa yuqori haroratlarda-xloriddan kelib chiqqan stressli korroziya yorilishiga (SCC) duchor bo'lishi mumkin.
Taxminan 19000 ppm xlorid miqdori bo'lgan dengiz suvi ayniqsa agressivdir. Sohil elektr stantsiyalarida, tuzsizlantirish inshootlarida, dengiz platformalarida va dengiz sovutish tizimlarida ishlatiladigan issiqlik almashtirgichlar uchun xlorid hujumiga qarshi immunitetga ega bo'lgan material juda muhimdir.
Titanning korroziya mexanizmi: barqaror oksid qatlami
Titan o'zining ajoyib korroziyaga chidamliligini mustahkam, tabiiy ravishda hosil qiluvchi oksidli plyonkadan (birinchi navbatda TiO₂) oladi. Ushbu plyonka oksidlovchi muhitda termodinamik jihatdan barqaror va eng muhimi, xlorid ionlarini o'tkazmaydi. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan xrom oksidi plyonkasidan farqli o'laroq, titan oksidi xloridlar ishtirokida parchalanmaydi. Bundan tashqari, u o'z-o'zidan tuzaladi: agar mexanik shikastlangan bo'lsa, plyonka kislorod yoki suv ta'sirida bir zumda yangilanadi.
Natijada dengiz suvi va koʻpgina xlorid{0}}oʻz ichiga harorat chegarasigacha boʻlgan eritmalarda xlorid chuqurchalari, yoriqlar korroziyasi va kuchlanish korroziyasi yorilishidan toʻliq immunitet hosil boʻladi. Ushbu ko'rsatkich tabiiy dengiz suvi, ifloslangan dengiz suvi, sho'r eritmalar va nam xlor, xlor dioksidi va gipoxloritlar kabi oksidlovchi xlorid birikmalariga taalluqlidir.
Dengiz suvi va xlorid xizmati uchun titaniumning afzalliklari
Dengiz suvida cheksiz hayot
Titanium 2-darajali (tijoriy jihatdan toza) tabiiy va ifloslangan dengiz suvida taxminan 80 daraja (176 daraja F) haroratda cheksiz xizmat muddatini ta'minlaydi. Hech qanday o'lchovli korroziya, chuqurlik yoki yoriqlar hujumi sodir bo'lmaydi. Ko'pgina titaniumli issiqlik almashtirgichlar 30 yildan ortiq vaqt davomida uzluksiz dengiz suvi xizmatida ishlamoqda. Yuqori haroratlar uchun (100 daraja va undan yuqori) titanium 7-darajasi (0,12-0,25% palladiy bilan) pasaytirilgan sharoitlarda oksid plyonkasi barqarorligini oshirish orqali xavfsiz ishlash oralig'ini kengaytiradi.
Oksidlovchi xloridlarga qarshilik
Titan ho'l xlor gazi, xlor dioksidi, gipoxlorit eritmalari va xlorli sho'rlarni qayta ishlash uchun tanlangan materialdir. Bu muhitlar ko'pchilik metallar, jumladan zanglamaydigan po'latlar va ko'plab nikel qotishmalari uchun juda korrozivdir. Titan oksidi plyonkasi erkin xlor va gipoxlor kislotasi mavjud bo'lganda ham barqaror bo'lib qoladi.
Yuqori kuch-va{1}}vazn nisbati
Titanning zichligi taxminan 4,5 g/sm³-po'lat yoki nikel qotishmalarining (8,0-8,9 g/sm³) 56% ni tashkil qiladi. Uning kuchlanish kuchi (2-darajali: ~345 MPa rentabellik, ~485 MPa yakuniy) 316 zanglamaydigan po'lat bilan solishtirish mumkin. Bu kombinatsiya ajoyib kuch-vaznga- nisbat beradi. Engilroq issiqlik almashtirgich quvurlari to'plamlari kamroq strukturaviy yordamni talab qiladi, poydevor yuklarini kamaytiradi va dengiz yoki dengiz muhitida o'rnatish osonroq.
Yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi
Mis yoki alyuminiy kabi o'tkazuvchan bo'lmasa-da, titanning issiqlik o'tkazuvchanligi (taxminan 16-21 Vt / m · K) floropolimerlardan (0,25 Vt / m · K) sezilarli darajada yuqori va ba'zi zanglamaydigan po'latlar bilan solishtirish mumkin. Yupqa{4}}devorli titan quvurlari (odatda devor qalinligi 0,5–0,7 mm) bosimning yaxlitligini saqlab, samarali issiqlik uzatishni ta'minlaydi.
Titanning cheklovlari
Titan umuman korroziyaga- chidamli emas. Unga hujum qilinadi:
Kislotalarni kamaytirish: Hidroklorik kislota, sulfat kislota va fosfor kislotasi oksidlovchi turlar bo'lmaganda. Ushbu muhitda oksid plyonkasi eriydi. Shu bilan birga, oz miqdorda oksidlovchi ionlar (temir, kup yoki nitrat kislota) yoki palladiy bilan qotishma (7-sinf) passivlikni tiklashi mumkin.
Hidroflorik kislota: HF ning iz miqdori ham tez hujumga olib keladi.
Suvsiz xlor: Quruq xlor gazi titanni yoqishi mumkin. Oksid plyonkasini saqlab qolish uchun namlik talab qilinadi.
Yuqori{0}}haroratli gidroksidi eritmalar: Taxminan 100 darajadan yuqori konsentrlangan ishqorlar korroziyaga olib kelishi mumkin.
Dengiz suvi xizmatida 2-darajali titan uchun maksimal uzluksiz harorat odatda 80-100 daraja bilan cheklangan, chunki ma'lum sharoitlarda (masalan, turg'un dengiz suvi bilan qattiq yoriqlar) yoriqlar korroziyasi xavfi mavjud. Yuqori haroratlar uchun 7-darajali yoki boshqa titanium qotishmalari belgilanadi.
Narx - bu yana bir e'tibor. Titan zanglamaydigan po'latdan yoki mis qotishmalaridan qimmatroq, odatda og'irlik bo'yicha 316 zanglamaydigan po'latdan 5-10 baravar yuqori. Biroq, u nikel qotishmalariga (Hastelloy, Inconel) yoki tantal kabi ekzotik metallarga qaraganda ancha arzon. Umumiy xizmat muddati-tsikl qiymati-shu jumladan, texnik xizmat ko‘rsatish, uzilishlar va almashtirish-ko‘pincha dengiz suvi xizmatida tejamkor bo‘ladi.
Issiqlik almashtirgichga xizmat ko'rsatish uchun umumiy titanium navlari
| Baho | Tarkibi | Asosiy xususiyatlar | Odatdagi ilovalar |
|---|---|---|---|
| 2-sinf | Tijoriy toza (99,2% Ti) | 80 darajaga qadar dengiz suvida mukammal korroziyaga chidamlilik; yaxshi quvvat va shakllanish qobiliyati | Ko'pgina dengiz suvi{0}}sovutuvchi issiqlik almashtirgichlar, kondensatorlar, evaporatorlar |
| 7-sinf | Ti + 0.12–0,25% Pd | Qaytaruvchi kislotalarga qarshilik kuchaygan; yuqori haroratli dengiz suvi qobiliyati (100 daraja + gacha) | Kimyoviy issiqlik almashtirgichlar, yuqori-haroratli sho'r suv xizmati |
| 12-sinf | Ti + 0.3% Mo + 0.8% Ni | Kislotalarni kamaytirishga va yuqori-haroratdagi yoriqlar korroziyasiga chidamliligi yaxshilandi | Agressiv kimyoviy muhitda qobiq-va-trubka almashtirgichlar |
Sirtni pardozlash va kimyoviy ishlov berishda qo'llanilishi
Sirtni pardozlash sanoatida titanium issiqlik almashinuvchilari quyidagilar uchun ishlatiladi:
Elektrokaplama vannasini isitish/sovutish: Ko'pgina qoplamali eritmalar xloridlarni o'z ichiga oladi (masalan, nikel xlorid, sink xlorid) yoki zanglamaydigan po'latdan chuqurchaga tushadigan yuqori haroratlarda ishlaydi. Titanli cho'milish bobinlari va qobiq-va-trubka almashtirgichlar uzoq xizmat muddatini ta'minlaydi.
Anodlash va qirqish: Alyuminiy anodlash vannalari ko'pincha xloridli ifloslantiruvchi moddalar bilan sulfat yoki xrom kislotasini o'z ichiga oladi; titan ikkalasiga ham qarshilik qiladi.
PCB va metallni pardozlash: Kup xlorid yoki temir xlorid bilan ishlov berish eritmalari juda agressivdir; titanium bu davrlarda issiqlik almashinuvi uchun standart materialdir.
Kimyoviy ishlov berishda titanium issiqlik almashinuvchilari quyidagilar uchun mo'ljallangan:
Tuzsizlantirish zavodlari: Ko'p bosqichli chaqnoq (MSF) va teskari osmos (RO) bilan oldindan tozalash dengiz suvini isitish va sovutishni talab qiladi.
Xlor{0}}ishqor ishlab chiqarish: Nam xlor, natriy gipoxlorit va xlorli sho'r suv bilan ishlash.
Dengizdagi neft va gaz: Texnologik oqimlar va kommunal tizimlarni dengiz suvi bilan sovutish.
Taqqoslash jadvali: Titan va dengiz suvi/xlorid xizmati uchun boshqa materiallar
| Material | Dengiz suviga chidamlilik (80 darajagacha) | Xloridning chuqurlashishiga qarshilik | Yoriqning korroziyaga chidamliligi | Stressli korroziya yorilishi (SCC) qarshiligi | Nisbiy xarajat (eng past 1 =) | Dengiz suvida odatdagi xizmat muddati |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 316L zanglamaydigan po'lat | Kambag'al (oylar ichida chuqurliklar) | Past | Past | O'rtacha (sezuvchan) | 1 | Oylardan 2 yilgacha |
| Super Dupleks (UNS S32750) | Yaxshi (~40 daraja bilan cheklangan) | O'rtacha | O'rtacha | Yaxshi (lekin mumkin) | 2–3 | 5-10 yil |
| Mis{0}}Nikel (90/10) | Yaxshi (lekin eroziya{0}}korroziyaga uchraydi) | O'rtacha (ifloslangan dengiz suvidagi chuqurlar) | Past | Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan | 1.5–2 | 5-15 yil |
| Hastelloy C-276 | Zo'r (lekin qimmat) | Yuqori | Yuqori | Ajoyib | 8–12 | >20 yil |
| Titan 2-darajali | Zo'r (immunitet) | Zo'r (immunitet) | Zo'r (80 darajagacha) | Zo'r (immunitet) | 5–8 | >30 yil |
| Titan 7-sinf | Zo'r (100 daraja + gacha) | Ajoyib | Zo'r (yuqori haroratlarda) | Ajoyib | 7–10 | >30 yil |
Eslatma: Xarajatlarning ko'paytmalari taxminiy va bozor sharoitlari va almashtirgich konfiguratsiyasiga qarab farqlanadi.
Titan issiqlik almashinuvchilari uchun dizayn masalalari
Titan issiqlik almashtirgichlarini muvaffaqiyatli joylashtirish dizaynning bir nechta detallariga e'tibor berishni talab qiladi:
Yoriqlardan qochish: While titanium resists crevice corrosion up to its temperature limits, deep or stagnant crevices at high temperatures (>2-sinf uchun 80 daraja) hujumni boshlashi mumkin. Toʻliq-kirish choklari,-profilsiz quvurlar-toʻgʻridan-toʻgʻri{6}}boʻgʻimlari (masalan, kengaytirilgan va muhrlangan-payvandlangan) va qattiq yoriqlardan qochish tavsiya etiladi.
Galvanik moslik: Titan eng keng tarqalgan metallar uchun katoddir. Dengiz suvida kamroq olijanob metallar (po'lat, mis, alyuminiy) bilan birlashganda, ikkinchisining galvanik korroziyasi paydo bo'ladi. Izolyatsiya yoki mos material tanlash talab qilinadi.
Vodorodning mo'rtlashishi: Titan vodorodni yuqori haroratlarda katodik sharoitda (masalan, ko'proq anodik metall bilan qo'shilsa yoki kislotali muhitda) o'zlashtiradi. Vodorodni olish mo'rtlashuvga olib kelishi mumkin. To'g'ri tizim dizayni bunday sharoitlardan qochadi.
Nopoklikni nazorat qilish: Titanning silliq yuzasi biofoulingga qarshi turadi, ammo dengiz o'sishi hali ham sodir bo'lishi mumkin. Xlorlash yoki boshqa antifouling choralari titan bilan mos keladi.
Xulosa
Titan dengiz suvi va xloridli issiqlik almashinuvchilari uchun eng yaxshi metall material bo'lib, korroziyaga qarshi immunitet va mexanik mustahkamlikning noyob kombinatsiyasini taklif qiladi. Uning xloridli muhitda chuqurchalar, yoriqlar korroziyasi va stressli korroziya yorilishiga chidamliligi tejamkor muhandislik metallari-da tengsizdir. Dastlabki material narxi zanglamaydigan po'lat yoki mis qotishmalarining narxidan oshib ketgan bo'lsa-da, uzoq xizmat muddati-ko'pincha 30 yildan ortiq-va minimal texnik xizmat ko'rsatish titanni butun hayot davomida juda tejamkor qiladi. Materialni tanlashda o'ziga xos xlorid konsentratsiyasi va haroratni hisobga olish kerak; 80 darajadan past bo'lgan dengiz suvi va sho'r suvlarning ko'pchiligi uchun titanium 2-darajasi cheksiz xizmat ko'rsatadi. Yuqori haroratlar yoki ko'proq tajovuzkor sharoitlar uchun titanium 7-sinf yoki boshqa qotishmalar ishlash konvertini kengaytiradi. Ishonchlilik va ishlash muddati muhim bo'lgan sirtni pardozlash va kimyoviy ishlov berishdatitanium issiqlik almashinuvchisi dengiz suvi xlorid xizmatikombinatsiya oltin standart bo'lib qolmoqda.
